Met behulp van gegevens van NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), astronomen aan de Universiteit van Maryland (UMD), in Collegepark, Maryland, een duidelijk begin-tot-eindbeeld hebben vastgelegd van een explosieve stofuitstoot, ijs en gassen tijdens de nadering van komeet 46P/Wirtanen eind 2018. Dit is de meest complete en gedetailleerde waarneming tot nu toe van de vorming en dissipatie van een natuurlijk voorkomende uitbarsting van een komeet. De teamleden rapporteerden hun resultaten in het 22 november nummer van The Astrofysische journaalbrieven .

"TESS besteedt bijna een maand per keer aan het in beeld brengen van een deel van de lucht. Zonder dag- of nachtonderbrekingen en zonder atmosferische interferentie, we hebben een zeer uniforme, langdurige reeks waarnemingen, " zei Tony Farnham, een onderzoekswetenschapper bij de UMD-afdeling Sterrenkunde en de hoofdauteur van het onderzoekspaper. "Zoals kometen om de zon draaien, ze kunnen door het gezichtsveld van TESS gaan. Wirtanen was een hoge prioriteit voor ons vanwege de nauwe aanpak eind 2018, dus besloten we het uiterlijk in de TESS-afbeeldingen te gebruiken als een testcase om te zien wat we eruit konden halen. Dat hebben we gedaan en waren zeer verrast!"

"Hoewel TESS een krachtpatser is voor het ontdekken van nabije planeten, heldere sterren, zijn observatiestrategie maakt zoveel opwindende aanvullende wetenschap mogelijk, " zei TESS-projectwetenschapper Padi Boyd van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Aangezien de TESS-gegevens snel openbaar worden gemaakt via NASA's Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), het is opwindend om te zien dat wetenschappers bepalen welke gegevens voor hen van belang zijn, en dan allerlei aanvullende toevallige wetenschap te doen buiten exoplaneten."

Normale komeetactiviteit wordt aangedreven door zonlicht dat het ijs nabij het oppervlak van de kern verdampt, en de uitstromende gassen slepen stof van de kern om de coma te vormen. Echter, van veel kometen is bekend dat ze af en toe spontane uitbarstingen ervaren die aanzienlijk, maar tijdelijk de activiteit van de komeet verhogen. Het is momenteel niet bekend wat de uitbarstingen veroorzaakt, maar ze houden verband met de omstandigheden op het oppervlak van de komeet. Er zijn een aantal mogelijke triggermechanismen voorgesteld, inclusief een thermisch evenement, waarin een hittegolf doordringt in een zak met zeer vluchtig ijs, waardoor het ijs snel verdampt en een explosie van activiteit veroorzaakt, en een mechanische gebeurtenis, waar een klif instort, vers ijs bloot te stellen aan direct zonlicht. Dus, studies van het uitbarstingsgedrag, vooral in de vroege ophelderingsstadia die moeilijk vast te leggen zijn, kan ons helpen de fysieke en thermische eigenschappen van de komeet te begrijpen.

Hoewel Wirtanen op 16 december het dichtst bij de aarde kwam, 2018, de uitbarsting kwam eerder in zijn benadering, beginnend op 26 sept. 2018. De aanvankelijke verheldering van de uitbarsting vond plaats in twee verschillende fasen, met een flits van een uur gevolgd door een meer geleidelijke tweede fase die nog 8 uur helderder bleef worden. Deze tweede fase werd waarschijnlijk veroorzaakt door de geleidelijke verspreiding van komeetstof van de uitbarsting, waardoor de stofwolk in het algemeen meer zonlicht weerkaatst. Na het bereiken van de maximale helderheid, de komeet vervaagde geleidelijk over een periode van meer dan twee weken. Omdat TESS gedetailleerde, samengestelde beelden om de 30 minuten, het team kon elke fase tot in de kleinste details bekijken.

"Met 20 dagen aan zeer frequente beelden, we waren in staat om veranderingen in helderheid heel gemakkelijk te beoordelen. Daar is TESS voor ontworpen, om zijn primaire taak als exoplaneetonderzoeker uit te voeren, " zei Farnham. "We kunnen niet voorspellen wanneer komeetuitbarstingen zullen plaatsvinden. Maar zelfs als we op de een of andere manier de kans hadden om deze waarnemingen te plannen, we hadden het qua timing niet beter kunnen doen. De uitbarsting gebeurde slechts enkele dagen nadat de waarnemingen begonnen."

Het team heeft een ruwe schatting gemaakt van hoeveel materiaal er tijdens de uitbarsting is uitgeworpen, ongeveer een miljoen kilogram (2,2 miljoen pond), die een krater op de komeet van ongeveer 20 meter (ongeveer 65 voet) breed zou kunnen hebben achtergelaten. Nadere analyse van de geschatte deeltjesgroottes in de stofstaart kan deze schatting helpen verbeteren. Het observeren van meer kometen zal ook helpen om te bepalen of meertraps opheldering zeldzaam of gebruikelijk is bij uitbarstingen van kometen.

TESS heeft ook voor het eerst het stofspoor van Wirtanen gedetecteerd. In tegenstelling tot de staart van een komeet - de nevel van gas en fijn stof die achter een komeet volgt, groeit naarmate hij de zon nadert - het spoor van een komeet is een veld van groter puin dat het baanpad van de komeet volgt terwijl het rond de zon reist. In tegenstelling tot een staart, die van richting verandert als het wordt geblazen door de zonnewind, de oriëntatie van het pad blijft min of meer constant in de tijd.

"Het spoor volgt nauwkeuriger de baan van de komeet, terwijl de staart ervan verwijderd is, als het wordt rondgeduwd door de stralingsdruk van de zon. Wat belangrijk is aan het pad is dat het het grootste materiaal bevat, " zei Michael Kelley, een associate research scientist bij de UMD Department of Astronomy en een co-auteur van het onderzoekspaper. "Staartstof is erg fijn, lijkt veel op rook. Maar spoorstof is veel groter - meer zoals zand en kiezelstenen. We denken dat kometen het grootste deel van hun massa verliezen door hun stofsporen. Wanneer de aarde in een stofspoor van een komeet terechtkomt, we krijgen meteorenregens."

Hoewel de huidige studie de eerste resultaten beschrijft, Farnham, Kelley en hun collega's kijken uit naar verdere analyses van Wirtanen, evenals andere kometen in het gezichtsveld van TESS. "We weten ook niet wat natuurlijke uitbarstingen veroorzaakt en dat is uiteindelijk wat we willen vinden, Farnham zei. "Er zijn minstens vier andere kometen in hetzelfde deel van de hemel waar TESS deze waarnemingen deed, met een totaal van ongeveer 50 kometen verwacht in de eerste twee jaar aan TESS-gegevens. Er kan veel uit deze gegevens komen."